Аспирант ЮурГУ разработал установку для опреснения воды, которая питается от солнечного коллектора

Проведенный анализ существующих методов очистки воды показал, что на сегодняшний день в России нет эффективных и недорогих опреснительных установок, подходящих для автономного использования в местах с дефицитом электроэнергии. Тогда Ильдар Рахматулин начал разрабатывать математическую модель, с помощью которой можно было бы рассчитать производительность опреснительной установки для любого региона мира и при любых начальных условиях. При этом молодой ученый стремился разработать установку, которая потребляла бы минимум электроэнергии, работала бы автономно (практически без вмешательства человека) и имела бы при этом низкую себестоимость.

Проанализировав различные типы солнечных коллекторов, которые должны были стать ключевым звеном опреснителя, разработчик сделал вывод, что лучше использовать вакуумные коллекторы с медным стержнем внутри и передавать тепловую энергии напрямую, с медных стержней, без использования теплообменников.

Принцип работы сконструированного изобретения заключается в следующем: через трубопровод вода поступает в опреснитель, в котором установлен дискретный датчик наличия воды. Затем соленая вода через тройник поступает в опреснитель, в котором вода нагревается с помощью медного стержня вакуумного коллектора. Вакуумный коллектор – это солнечная тепловая труба, работающая по принципу термоса. Медная тепловая трубка, установленная внутри коллектора, играет роль проводника тепла. В отличие от обычных, плоских коллекторов, которые не могут нагреть воду до температуры кипения, вакуумный коллектор справляется с этим легко.

Нагретая до необходимой температуры вода начинает испаряться и конденсироваться на нижней поверхности емкости для конденсации. Далее она в очищенном виде подается потребителю. В ночное время, когда процесс опреснения приостанавливается, вода с повышенным содержанием соли автоматически сливается для того, чтобы снизить концентрацию соли и уменьшить накипь на нагревательном элементе.

В результате первых экспериментов производительность опреснителя была невысока – всего 2 литра воды в сутки. Чтобы повысить эти показатели молодой ученый разработал систему слежения за солнцем, которое перемещается в течение дня по небосклону. С помощью учебного стенда Ильдар провел испытания над различными фотоэлементами, благодаря чему удалось выбрать оптимальный фотоэлемент для фотодатчика и рассчитать уставку (параметр) для срабатывания подпрограммы «Поиск солнца». В алгоритме микроконтроллера учитывается работа в условиях длительного затемнения и работа в облачную погоду.

В результате удалось повысить производительность установки до 2,5 — 3 литров воды в сутки. Себестоимость опреснителя составила 9950 рублей. По расчетам она окупится за 340 дней с учетом использования устройства слежения, и за 230 дней без устройства слежения.

В настоящее время разработкой заинтересовались представители Курганской области. Кроме того, сейчас ведутся переговоры о сотрудничестве с Университетом Александрии (Египет), представитель которого уже приезжал в ЮУрГУ для встречи с профессором Ириной Кирпичниковой.